RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE

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1 COMUNE DI ALBIGNASEGO (PD) RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE Lotto C1/76 COSTRUZIONE DI DUE PALAZZINE AD USO RESIDENZIALE Progettisti: Ing. Giampietro Gobbin Geom. Eleuterio Tieghi Committente: Immobiliare DORIA Srl

2 Descrizione dell opera DESCRIZIONE GENERALE DELL OPERA Il progetto prevede la realizzazione di due edifici multipiano ad uso residenziale in cemento armato. Tale organismo edilizio presenta n 3 piani fuori terra e un piano interrato : Piano interrato (800 mq circa), Piani tipo ( mq circa), I pilastri sono a gabbia di c.a. gettati in opera e connessi fra loro da travi in c.a. anch esse gettate in opera. I solai del piano terra e dei piani superiori sono realizzati con lastre predalles di spessore 29 cm. Il carico proveniente dalla sovrastruttura viene trasferito poi al sottostante terreno mediante l'impiego di fondazione a platea. CARATTERISTICHE DEL SITO L intervento riguarda il lotto C1/76 situato in via S.Andrea nella località Lion del Comune di Albignasego (PD). Il terreno compreso tra il piano di imposta delle fondazioni e un substrato rigido considerato di riferimento, posto ad una profondità commisurata all estensione dell opera, possiede medie caratteristiche di resistenza. PRESTAZIONI ATTESE La struttura oggetto dell analisi prevede un normale affollamento, non possiede caratteristiche di pericolosità per l ambiente o funzioni pubbliche e sociali essenziali. Per la stessa si stima pertanto una vita utile di 50 anni, corrispondente a un periodo di ritorno dei fenomeni naturali di 500 anni. Sulla base di queste ipotesi l edificio è inquadrabile in classe 1. 2

3 Normativa di riferimento I calcoli della presente relazione fanno riferimento alla normativa vigente ed in particolare: Legge n 1086 del 5 Novembre 1971 Norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato, normale e precompresso ed a struttura metallica D.M. 11 Marzo 1988 Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l esecuzione ed il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione D.M. 20 novembre 1987 Norme Tecniche per la progettazione, l'esecuzione ed il collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento ; D.M. 14 Febbraio 1992 Norme tecniche per il calcolo, l esecuzione ed il collaudo delle strutture di cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche D.M. 9 Gennaio 1996 Norme tecniche per il calcolo, l esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche D.M. 16 Gennaio 1996 Norme Tecniche relative ai Criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi Norma UNI 9502 rev. Maggio 2001 verifica al fuoco strutture in c.a. Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n 3274 del pubblicata sul supplemento ordinario n. 72 della G.U. n. 105 del Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica con le modifiche apportate dall Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n 3316 del D.M. 14 Settembre 2005 "Norme Tecniche per le Costruzioni". Eurocodice 2. Progettazione delle strutture di calcestruzzo. Parte 11: Regole generali e regole per gli edifici. Eurocodice 8. Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture. Parte 11: Regole generali Azioni sismiche e requisiti generali per le strutture. Eurocodice 8. Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture. Parte 12: Regole generali per gli edifici. 3

4 Criteri di verifica Le fasi di progetto, analisi, calcolo e verifica sono state svolte dal progettista seguendo dettami della scienza e tecnica delle costruzioni, eseguendo le attività di progetto a regola d arte e nel rispetto della normativa vigente. Al fine di garantire la sicurezza della costruzione è stato utilizzato, rispettando le prescrizioni previste dalle normative in precedenza elencate, il metodo agli stati limite per verificare gli elementi strutturali e le sezioni sollecitate dalle azioni di modello. Nella fattispecie si è considerato: STATO LIMITE ULTIMO: lo stato per cui si perviene a collasso strutturale, crolli, perdita di equilibrio e dissesti gravi, causati da deformazioni eccessive, dal raggiungimento della massima capacità di resistenza per parti della struttura o nel suo insieme, dalla rottura per instabilità degli elementi. STATO LIMITE DI ESERCIZIO: lo stato per cui si giunge alla perdita di una particolare funzionalità, condizionando la prestazione dell opera a causa di danneggiamenti locali, eccessive deformazioni che limitino l efficienza della costruzione, di impianti o elementi non strutturali. STATO LIMITE DI DANNO: previsto per costruzioni situate in zona classificata sismica. 4

5 Materiali utilizzati Per la struttura oggetto dell analisi sono stati utilizzati i seguenti materiali: Calcestruzzo classe C 25/30 N/mm² Calcestruzzo 25 per fondazioni parametro simbolo Valore Classe C 25/30 Resistenza caratteristica su provini cubici Rck 30 N/mmÄ Resistenza caratteristica su provini cilindrici fck 25 N/mmÄ Resistenza di calcolo fcd 15,79 N/mmÄ Per compressione centrata fc1 12,63 N/mmÄ Resistenza massima a trazione fctm 2,63 N/mmÄ Modulo elastico Ecm N/mmÄ Coefficiente di Poisson a compressione Å 0,2 Tipo di controllo Classe di consistenza del getto (abbassamento del cono) Classe di esposizione (umido senza gelo con gelo 2a 2b) UNI 9858 EN 206 Dimensione massima inerti (elevazione fondazione) Copriferro minimo A su provini cubici S2S3 XC1/XC2/XF mm 25 mm Additivi (acceleranti antigelo ecc) UNI 7101 Il diagramma costitutivo tensioni deformazioni per il calcestruzzo è stato ipotizzato del tipo parabola rettangolo, trascurando qualunque resistenza a trazione. L andamento è dal seguente grafico. 5

6 Acciai da armatura FeB 44 K controllato in stabilimento (F = 26 mm) Acciaio Feb44k per barre ad armatura lenta fondazioni ed elementi in elevazione parametro simbolo Valore Resistenza di calcolo fsd 374 N/mmÄ Tensione di snervamento fyk 430 N/mmÄ Modulo elastico Ec N/mmÄ Coefficiente di Poisson a compressione Å 0,2 Il diagramma costitutivo tensioni deformazioni per gli acciai da armatura è simmetrico a trazione e compressione ed è ipotizzato di tipo elastico perfettamente plastico con andamento riportato di seguito. 6

7 Considerazioni geotecniche Sulla base delle prove geotecniche effettuate nell'area di cui alla presente relazione si rilevano le seguenti caratteristiche: Ä Profondità 3,20 mt. circa Ä Caratteristica argilla e limi sabbiosi Ä Consistenza densità media Ä Angolo d attrito 30 Ä Falda m dal piano campagna Pertanto, sulla base delle caratteristiche litostratigrafiche e meccaniche dei terreni in esame ed in considerazione delle caratteristiche strutturali e di carico di quanto in progetto, si ritiene a ragione ammissibile l'adozione di fondazioni del tipo a platea impostate ad una quota di 3,20 rispetto allo zero di riferimento (coincidente con il piano stradale vicinanze dell'area oggetto dell'indagine geotecnica). A tali fondazioni è possibile associare una capacità portante del terreno pari a Ä 0,50 dan/cm² (come da relazione geologica allegata) 7

8 Analisi dei carichi L edificio è soggetto a carichi esterni, dovuti alla presenza di elementi non strutturali e alla distribuzione di carichi permanenti e accidentali. I carichi di superficie agenti sui solai sono riassumibili nelle seguenti analisi di carico, per le quali si esprime nel dettaglio la composizione: Solaio sopra all autorimessa nella parte sottostante il cortile Solaio tipo dell edificio Soletta pianerottoli Balconi Scale Copertura Solaio cortile Carichi permanenti: Peso proprio solaio predalles cm Pavimentazione Guaine e accessori TOTALE CARICHI PERMANENTI 390 dan/m² 300 dan/m² 100 dan/m² 790 dan/m² Carichi variabili: Tipologia Neve Neve 128 dan/m² TOTALE CARICHI VARIABILI 128 dan/m² Solaio tipo Carichi permanenti: Peso proprio solaio predalles cm Pesi permanenti Tamponamenti ripartiti a metro quadro TOTALE CARICHI PERMANENTI 390 dan/m² 200 dan/m² 100 dan/m² 690 dan/m² Carichi variabili: Tipologia Carichi accidentali Residenziale 200 dan/m² TOTALE CARICHI VARIABILI 200 dan/m² 8

9 Soletta pianerottoli Carichi permanenti: Peso proprio h=20 cm (2500x0,2) Pavimenti TOTALE CARICHI PERMANENTI 500 dan/m² 100 dan/m² 600 dan/m² Carichi variabili: Tipologia Carichi accidentali Scale 400 dan/m² TOTALE CARICHI VARIABILI 400 dan/m² Balconi Carichi permanenti: Peso proprio h=20 cm (2500x0,2) Pavimenti TOTALE CARICHI PERMANENTI 500 dan/m² 100 dan/m² 600 dan/m² Carichi variabili: Tipologia Carichi accidentali TOTALE CARICHI VARIABILI 400 dan/m² 400 dan/m² Scale Carichi permanenti: Peso proprio h=10 cm (2500x0,1) Gradini Pavimento in marmo TOTALE CARICHI PERMANENTI 250 dan/m² 250 dan/m² 100 dan/m² 600 dan/m² Carichi variabili: Tipologia Carichi accidentali Scale 400 dan/m² TOTALE CARICHI VARIABILI 400 dan/m² 9

10 Copertura Carichi permanenti: Peso proprio travi in legno Pesi permanenti (isolamenti e tegole) TOTALE CARICHI PERMANENTI 180 dan/m² 70 dan/m² 250 dan/m² Carichi variabili: Tipologia Carichi accidentali Scale 100 dan/m² Neve Neve 128 dan/m² TOTALE CARICHI VARIABILI 228 dan/m² Riepilogo carichi Riepilogo carichi Analisi di carico Permanenti Accidentali Solaio cortile 790 dan/m² 128 dan/m² Solaio tipo 690 dan/m² 200 dan/m² Soletta pianerottoli 600 dan/m² 400 dan/m² Balconi 600 dan/m² 400 dan/m² Scale 600 dan/m² 400 dan/m² Copertura 250 dan/m² 228 dan/m² Tamponamenti perimetrali senza aperture Tamponamenti perimetrali con aperture 1200 dan/m 800 dan/m Le suddette analisi di carico e i pesi degli elementi non strutturali corrispondono a una distribuzione di sollecitazioni concentrate o distribuite assegnate agli elementi asta e shell della struttura. Un dettaglio dei carichi attribuiti al modello strutturale è riportato negli allegati: carichi distribuiti sulle aste 10

11 Si riporta di seguito una rappresentazione della distribuzione dei carichi sulla struttura. Combinazioni di carico I risultati del calcolo sul modello sono stati ottenuti inviluppando i valori massimi corrispondenti a tutte le combinazioni di carico richieste dalle normative. Un dettaglio dei coefficienti amplificativi che intervengono nell inviluppo è illustrato nella parte dedicata ai criteri di calcolo del software più avanti nella presente relazione. Criteri di calcolo I calcoli per il dimensionamento delle strutture in c.a. sono stati condotti con i consueti criteri della Scienza delle Costruzioni e, in particolare, il dimensionamento delle sezioni è stato condotto con il metodo semiprobabilistico agli stati limite mediante programma di calcolo secondo i limiti indicati nella sezione "Materiali utilizzati". In allegato si fornisce un dettaglio relativo al codice di calcolo secondo quanto previsto dalle Norme tecniche per le costruzioni. Per il calcolo delle parti in cemento armato, le azioni sono state cumulate nel modo più sfavorevole, per ciascuna verifica, considerando tutte le possibili combinazioni di carico e comprendendo tutte le azioni prevedibili sulla costruzione. Nelle pagine seguenti vengono sviluppati completamente i calcoli per alcuni elementi strutturali; tale metodologia di calcolo può essere estesa a tutti gli altri elementi facenti parte della struttura. Tutti gli schemi grafici riportati sono fuori scala. 11

12 Modello di calcolo VISTE DEL MODELLO Si riportano di seguito le viste prospettiche e assonometriche principali della struttura secondo una visualizzazione solida (render), sulla quale è possibile individuare la disposizione degli elementi strutturali in elevazione e di fondazione. Sono anche identificabili la disposizione dei solai e la discretizzazione a elementi finiti per gli elementi bidimensionali. SCHEMA STATICO E ORIENTAMENTO DEL SISTEMA DI RIFERIMENTO Per la struttura in esame è stato creato un modello di calcolo a elementi finiti di tipo asta e shell. Di seguito si delineano alcune viste dello schema statico. Sulle stesse è mostrato il sistema di riferimento globale, orientato secondo queste ipotesi: Asse z diretto secondo la direzione verticale come la forza peso Asse x è collocato lungo il profilo dell edificio che è disposto sul prospetto sud Asse y è collocato lungo il profilo dell edificio che è disposto sul prospetto est Si riportano le viste della struttura solida nelle direzioni principali: 12

13 PROSPETTO SUD PROSPETTO EST Per un dettaglio sulla geometria del modello statico si allegano gli allegati contenenti: Coordinate dei nodi per aste. Geometria delle aste: incidenza, sezione, rotazione degli assi locali, materiale, lunghezza, costanti di Winkler, disassamenti sugli estremi delle aste. Materiali e caratteristiche delle sezioni. Tabelle dei vincoli esterni. 13

14 Il modello per aste e nodi è stato definito come di seguito: 14

15 Caratteristiche dell analisi svolta con codice (in ottemperanza al D.M. 14 sett pubblicato su G.U. 222 del 23 sett Norme tecniche per le costruzioni par. 10.6) Caratteristiche dell analisi TIPO DI ANALISI SVOLTA METODO NUMERICO ADOTTATO ELEMENTI ADOTTATI METODOLOGIA DI VERIFICA Analisi statica lineare Metodo agli elementi finiti Elementi asta, shell, asta e shell su suolo elastico Metodo Semiprobabilistico agli Stati Limite Caratteristiche del codice di calcolo SOFTWARE Travilog VERSIONE Titanium AUTORE E DISTRIBUTORE Logical Soft s.r.l. Via Garibaldi, Desio (Mi) SOLUTORE A ELEMENTI FINITI Xfinest di Harpaceas 15

16 Risultati principali DIAGRAMMI DELLE AZIONI La struttura risponde adeguatamente alle sollecitazioni. Dai diagrammi riportati di seguito si desume sostanzialmente una distribuzione sostanzialmente uniforme di momenti e tagli su travi e pilastri. In particolare si riportano: L andamento qualitativo della deformata. Le distribuzioni di momenti e tagli sulle travi della platea. Le distribuzioni di momenti e tagli sulle travi del piano terra. Le distribuzioni di momenti e tagli sul piano primo e secondo. Dalla distribuzione dei diagrammi di momento e taglio sulle travi e dalla deformata si ottengono i risultati attesi, evincendo andamento regolare dei grafici. ANDAMENTO DELLA DEFORMATA STATICA 16

17 DISTRIBUZIONE DEI MOMENTI FLETTENTI SULLE TRAVI DELLA PLATEA DISTRIBUZIONE DEI TAGLI SULLE TRAVI DELLA PLATEA 17

18 DISTRIBUZIONE DEI MOMENTI FLETTENTI SULLE TRAVI AL PIANO TERRA DISTRIBUZIONE DEI TAGLI SULLE TRAVI AL PIANO TERRA 18

19 DISTRIBUZIONE DEI MOMENTI FLETTENTI SULLE TRAVI AL PIANO PRIMO DISTRIBUZIONE DEI TAGLI SULLE TRAVI AL PIANO PRIMO 19

20 DISTRIBUZIONE DEI MOMENTI FLETTENTI SULLE TRAVI AL PIANO SECONDO DISTRIBUZIONE DEI TAGLI SULLE TRAVI AL PIANO SECONDO 20